I seguenti appunti sono stati presi nell’anno accademico 2022-2023 durante il corso di Tecnologie e Servizi di Rete.
Il materiale non è ufficiale e non è revisionato da alcun docente, motivo per cui non mi assumo responsabilità per eventuali errori o imprecisioni.
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E’ per tanto possibile:
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In questo capitolo viene fatto un ripasso generico su quanto visto nei corsi precedenti, con particolare riferimento a Reti Informatiche (o equivalenti).
In ogni sottorete tutti i dispositivi che ne fanno parte avranno lo stesso indirizzo ip.
127.x.x.x: indirizzo di loopback, è una classe di
indirizzi e servono a identificare l’host stesso e per tale motivo
vengono solitamente utilizzate a scopo di debug.Spesso oggi giorno non è consentito l’invio di messaggi in broadcast per motivi di sicurezza.
Le rappresentazioni possono essere classes (a classe) o classness (senza l’utilizzo di classi). In particolare esistono di tre tipologie:
Basta guardare il primo bit per capire se era una classe A, B, C o D.
Nota:I bit di riconoscimento servono per sapere quali bit individuano la rete e quali gli host.
Il sistema Classless
InterDomain
Routing permette di indirizzare la porzione più
precisa di indirizzi tra rete e e dispositivi. La porzione di rete è
dunque di lunghezza arbitraria. Il formato con cui può essere
rappresentato un indirizzo è il seguente:
networkID + prefix length oppure netmask.
Il prefix length, specificato con /x, è il numero di bit
di network.
La netmask è identificata da una serie di bit posti a 1
che determinano quali bit identificano la rete, attraverso un and bit a
bit.
Esempio:
200.23.16.0/23 # prefix length
200.23.16.0 255.255.255.254.0 # netmask
L’indirizzo viene espresso attraverso gruppi di 8 bit, rappresentanti in modo decimale puntato (4 gruppi in quanto 32 bit totali). Ogni raggruppamento avrà un valore da 0 a 255.
Non tutti i valori sono permessi possibili, il più piccolo è 252. Questo è dovuto al fatto che abbiamo l’indirizzo dell’intera sottorete e l’indirizzo del inter broadcast che non possono essere utilizzati nell’assegnazione.
Un modo per sapere se un indirizzo è scritto in modo corretto è
prendere il prefix length /x e controllare che ci l’ultimo
numero puntato sia multiplo di 2^(32-x).
Esempi:
130.192.1.4/30 => 4%2^(32-30) = 4%4 = 0 si!
130.192.1.16/30 => 16%2^(32-30) = 16%4 = 0 si!
130.192.1.16/29 => 16%2^(32-29) = 16%8 = 0 si!
130.192.1.1/30 => 1%2^(32-30) = 1%4 != 0 no!
130.192.1.1/29 => 1%2^(32-29) = 1%8 != 0 no!
130.192.1.1/28 => 1%2^(32-28) = 1%16 != 0 no!
Per il ragionamento di sopra appare evidente che un indirizzo che
termina con .1 non sarà mai un indirizzo corretto, in
quanto ritornerà sempre un resto.
Il routing degli host avviene attraverso la routing table, caratterizzata da due colonne che identificano:
Quando viene inviato un pacchetto, si cerca un match all’interno della tabella per identificare dove inviare un pacchetto IP. Se è presente più di un match, viene considerato quello con il prefisso più lungo.
nota: i router sono identificati solitamente con un cerchio con dentro una x.
Di seguito è mostrato un esempio di routing:
Sono presenti in totale 7 sottoreti, di cui 3 reti locali e 4 reti punto punto. Tutta la sottorete ha come indirizzo quello raffigurato in alto a sinistra. Gli indirizzi di ciascuna di queste sono come segue:
Scriviamo la routing table del router identificando le reti direttamente connesse e raggiungibili. Prendiamo come riferimento R1:
| Destination | Next | Type |
|---|---|---|
| 130.192.3.0/30 | 130.192.3.1 | direct |
| 130.192.3.4/30 | 130.192.3.5 | direct |
| 130.192.2.0/24 | 130.192.2.1 | direct |
| 80.105.10.0/30 | 80.105.10.1 | direct |
| 80.105.10.0/30 | 80.105.10.1 | direct |
| 130.192.0.0/24 | 130.192.3.2 | static |
| 130.192.3.8/30 | 130.192.3.2 | static |
| 130.192.1.6/24 | 130.192.3.2 | static |
La metodologia da adoperare è la seguente:
/30 perché ne sono
richiesti 4 (22),
/26 a sinistra (26) e /25 in basso a
destra (27)./26, /25 e /30 dunque mi
basterebbe o tutti e 3, o due /25 o infine un solo
/24Nota: in basso a sinistra sono richiesti 43 indirizzi per 40 dispositivi. Ciò è dovuto al fatto che oltre ai 40 richiesti serve l’indirizzo di rete, l’indirizzo di broadcast e l’indirizzo del router.
Per riuscire a trovare le sottoreti, si prosegue in ordine dal maggiore (decimale minore):
# tutta la rete
10.0.0.0/24
# subnet2 (/25), 32-25 = 7 => 2^7 = 128 indirizzi
# range: 0-127
10.0.0.0/25
10.0.0.127 <- ultimo
# subnet3 (/26), 32-26 = 6 => 2^6 = 64 indirizzi
# range: 128-191
10.0.0.128/26
10.0.0.191 <- ultimo
#subnet4 (/30), punto punto
10.0.0.192/30
| Numero di hosts | NetMask | Prefix Length | Available Addresses |
|---|---|---|---|
| 2 | 255.255.255.252 |
(32-2) -> /30 |
22 − 2 = 2 |
| 27 | 255.255.255.224 |
(32-5) -> /27 |
25 − 2 = 30 |
| 5 | 255.255.255.248 |
(32-3) -> /29 |
23 − 2 = 6 |
| 100 | 255.255.255.128 |
(32-7) -> /25 |
27 − 2 = 126 |
| 10 | 255.255.255.240 |
(32-4) -> /28 |
24 − 2 = 14 |
| 300 | 255.255.254.000 |
(32-9) -> /23 |
29 − 2 = 510 |
| 1010 | 255.255.252.000 |
(32-10) -> /22 |
210 − 2 = 1022 |
| 55 | 255.255.255.192 |
(32-6) -> /26 |
26 − 2 = 62 |
| 167 | 255.255.255.000 |
(32-8) -> /24 |
28 − 2 = 254 |
| 1540 | 255.255.248.000 |
(32-11) -> /21 |
211 − 2 = 2046 |
Nota: per calcolare la netmask, si esegue 256 − 2bit
Verifica se i seguenti indirizzi sono validi o meno.
| IP / Prefix Length pair | Valido? |
|---|---|
192.168.5.0/24 |
Si, gli ultimi 8bit sono a 0 |
192.168.4.23/23 |
No |
192.168.2.36/30 |
Si, 36 mod 2(32−30) = 0 |
192.168.2.36/29 |
No, 36 mod 2(32−29)! = 0 |
192.168.2.32/28 |
Si, 32 mod 2(32−28) = 0 |
192.168.2.32/27 |
Si, 32 mod 2(32−27) = 0 |
192.168.3.0/23 |
No, 3 mod 2(1)! = 0 |
192.168.2.0/31 |
No, /31 non ha senso |
192.168.2.0/23 |
Si, 2 mod 2(1)! = 0 |
192.168.16.0/21 |
Si, 16 mod 23 = 0 |
192.168.12.0/21 |
No, 12 mod 23 = 0 |
Trova l’errore di configurazione nella rete indicata di seguito e spiega il motivo per cui questa non funziona come dovrebbe.
Definisci un piano di indirizzamento IP per la rete in figura. Considera entrambi i tipi di indirizzamento: “tradizionale” (senza minimizzare) e una soluzione che minimizzi il numero di indirizzi IP utilizzati. Assumi di utilizzare il range 10.0.0.0/16.
Partiamo evidenziando come il router a sinistra, al fine di servire
350 host, ha in realtà bisogno di 353 indirizzi: 350 host + 1 indirizzo
di rete + 1 indirizzo di broadcast + 1 indirizzo del router, dunque
/23. Stesso ragionamento è applicabile al router di destra,
che ha bisogno di 123 indirizzi /25.
Troviamo così che 10.0.0.0/23 è la rete A (sinistra). Il
suo indirizzo di broadcast sarà 10.0.1.255 in quanto
adoperiamo 9 bit (quindi gli ultimi 8 bit a 1 e il primo bit del terzo
gruppo a 1).
La sottorete C (destra) sarà identificata da 10.0.2.0/25
in quanto l’indirizzo immediatamente successivo. Il suo indirizzo di
broadcast sarà 10.0.2.127.
La sottorete B (centrale) sarà identificata da
10.0.2.128/30, con /30 proveniente dal fatto
che è una sottorete punto punto.
Questa soluzione comporta un grosso spreco, in quanto c’è un
/25 che non viene utilizzato.
Definisci un albero di routing per tutti i nodi della rete mostrata di seguito.
L’albero di instradamento è quello che, a partire da un router della rete, stabilisce i percorsi minimi per raggiungere tutti i nodi. Per calcolare l’albero di instradamento si prende un router come riferimento, ad esempio A.
| dest | next |
|---|---|
| B | 3 (ramo dx) |
| C | 2 (ramo inf) |
| D | 4 (sia dx che inf) |
| E | 7 (ramo inf) |
La stessa procedura dovrà essere poi eseguita per tutti i nodi rimanenti, minimizzando le distanze. A parità di distanza solitamente ci sono motivi differenti per cui si scegli un percorso piuttosto che un altro (es router più nuovi).
Data la rete mostrata di seguito, definire la routing table di R1. La route aggregation deve essere massimizzata. Gli indirizzi ip mostrati in figura sono relativi all’interfaccia del router più vicino.
Cominciamo scrivendo la routing table di R1:
| dest | next hop | Type |
|---|---|---|
130.192.2.36/30 (A) |
130.192.2.37 |
D |
130.192.2.0/30 (B) |
130.192.2.1 |
D |
130.192.2.40/30 (C) |
130.192.2.41 |
D |
130.192.1.126/30 (D) |
130.192.2.38 |
S |
130.192.0.0/24 (E) |
130.192.2.38 |
S |
130.192.1.128/25 (F) |
130.192.2.38 |
S |
130.192.2.32/30 (G) |
130.192.2.38 |
S |
D ed F possono essere accorpati con
130.192.1.0/24, che a sua volta può essere aggregato con e
ottenendo l’indirizzo 130.192.0.0/23 avendo il valore di
broadcast pari a 130.192.1.255, per includere anche
G è possibile usare 130.192.0.0/22.
Dobbiamo però stare attenti a controllare come questi si rapportano con
le entry statiche. In questo caso le include tutte, e non è un
problema.
Realizzare un piano di indirizzamento che minimizza il numero di indirizzi necessari.
Troviamo la routing table di R1, analizzando ogni nodo a partire dai collegamenti diretti:
Troviamo adesso quali sono gli indirizzi delle sottoreti, partendo da
quella di dimensione maggiore (B, in quanto /25).
130.192.0.0/25, con indirizzo di
broadcast 130.192.0.127 in quanto gli ultimi 7 bit sono a
1.130.192.0.128/26 con indirizzo di
broadcast 130.192.0.191130.192.0.192/27, con indirizzo di
broadcast 130.192.0.223130.192.0.224/28, con indirizzo di
broadcast 130.192.0.239130.192.0.240/30, con indirizzo di
broadcast 130.192.0.243130.192.0.244/30, con indirizzo di
broadcast 130.192.0.247E’ ora possibile calcolare gli indirizzi dei next hop, prendendo come riferimento il router più vicino:
| dest | Gateway | Type |
|---|---|---|
130.192.0.240/30 (C) |
130.192.0.241 |
D |
130.192.0.244/30 (D) |
130.192.0.245 |
D |
130.192.0.192/27 (A) |
130.192.0.242 |
S |
130.192.0.0/25 (B) |
130.192.0.242 |
S |
130.192.0.128/26 (E) |
130.192.0.246 |
S |
130.192.0.224/28 (F) |
130.192.0.246 |
S |
Di queste entry bisogna valutare se è possibile fare qualche
aggregazione. E’ possibile farlo con E ed
F in quanto: avendo /26 e 28,
possono essere racchiusi in un /25 (quindi 27) con il medesimo indirizzo di
E (130.192.0.128/25 è valido perché 128 %
128 = 0). La soluzione risulta comunque inefficiente perché non abbiamo
ottenuto solo una entry.
Realizzare un piano di indirizzamento che minimizza il numero di indirizzi necessari. Utilizzare il risultato della routing table di R1.
Assumendo di avere interamente la cache libera, indicare il numero e il tipo di frames catturati da uno sniffer localizzato nella rete cablata dell’host A.
In una macchina Windows il ping viene eseguito 4 volte.
Bisogna innanzitutto verificare che le due macchine siano
effettivamente nella stessa rete, lo si fa vedendo se hanno la stessa
sottorete (in questo caso si, entrambi coerenti sulla
130.192.16.0/24).
Scriviamo ora la tabella:
| ID | MACS | MACD | IPS | IPD | DESCRIZIONE |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | MACA | broadcast | - | - | ARP Request |
| 2 | MACB | MACA | - | - | ARP Response |
| 3 | MACA | MACB | IPA | IPB | ICMP echo request |
| 4 | MACB | MACA | IPB | IPA | ICMP echo response |
Il passaggio 3 e 4 sono quelli eseguiti 4 volte.
Assuming that all caches are empty, indicate the number and the type of the frames captured by a sniffer located sulla rete dell’host A.
L’indirizzo IP del DNS è in realtà l’indirizzo di un host in quanto
l’indirizzo della sottorete, con prefix length pari a /23
abbiamo 130.192.16.0/23 (osservando il router). Il relativo
indirizzo di broadcast viene calcolato sapendo di avere gli ultimi 9 bit
a 1, quindi 130.192.17.255, quindi l’indirizzo fornito è
incluso.
La sottorete di A ha indirizzo della sottorete pari a
130.192.16.0, è errato il prefix length in quanto viene
indicato /24 invece di /23.
A quando comunica per parlare con il DNS, che è all’esterno della sua sottorete, parla con il suo default gateway.
| ID | MACS | MACD | IPS | IPD | DESCRIZIONE |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | MACA | broadcast | - | - | ARP Request |
| 2 | MACDG | MACA | - | - | ARP Response |
| 3 | MACA | MACDG | IPA | IPDNS | DNS request |
| 4 | MACDG | broadcast | - | - | ARP request |
| 5 | MACDNS | MACDG | - | - | ARP response |
| 6 | MACDG | MACDNS | IPA | IPDNS | DNS request |
| 7 | MACDNS | broadcast | - | - | ARP request |
| 8 | MACA | MACDNS | - | - | ARP response |
| 9 | MACDNS | MACA | IPDNS | IPA | DNS response |
| 10 | MACA | MACDG | IPA | IP google | ICMP echo request |
| 11 | MACDG | MACA | IP google | IPA | ICMP echo response |
Essendo uno shared bus tutti i pacchetti sono condivisi, solo che che chi non è interessato ai pacchetti che riceve li scarta. Nota: DG viene utilizzato per indicare default gateway; arp è di livello 2. Il traffico viene ottenuto prima che entri nel nodo A.
Il passaggio 10 e 11 sono quelli eseguiti 4 volte.
Il multicast è un concetto che sta nel mezzo tra una comunicazione unicast (1 a 1) e broadcast (1 a tutti). Una sorgente A manda i pacchetti ad alcuni host. Ci sono dunque dei gruppi a cui degli host possono entrare o uscire. E’ vantaggioso in quanto l’alternativa sarebbe mandare pacchetti uno ad uno in modo molto più lento. Nel multicast viene inviato un solo pacchetto, che viene poi instradato correttamente dal router ai destinatari utilizzando meno traffico (nel broadcast è sempre un pacchetto, ma viene poi mandato a tutti appesantendo). In IPv4 viene utilizzato poco perché si ha problemi con l’indirizzamento.
E’ ampiamente utilizzato in IPv6 ed è chiave per la comunicazioni tra gruppi (videoconferenze, video broadcast ecc).
A ogni gruppo multicast viene associato un indirizzo IPv4. Questo
indirizzo è un indirizzo di classe D, che è un indirizzo di broadcast.
Fanno parte del range 224.0.0.0 -
239.255.255.255 che sono riservati, ed è per questo
necessario acquistarne uno per utilizzarlo.
Il protocollo prevede che il livello 2 scarti i pacchetti che non
sono di interesse, ma comunque è possibile associare un indirizzo di
livello 2 al livello 3 in modo che possa essere scartato
successivamente. L’indirizzo MAC è formato da 48 bit, rappresentato in
forma compatta da gruppi di 8 bit ognuno dei quali rappresentato da 2
cifre esadecimali. La parte alta, solitamente riservata al produttore,
ha invece la costante 01-00-5E-0 che identifica la
mappatura per un totale di 25 bit (l’ultimo gruppo è solo un bit). La
mappatura è fatta non comprendendo tutti i casi ma cercando di ridurre
il numero di collisioni.
IPv6 nasce per soddisfare le esigenze di un maggior numero di indirizzi, superando i limiti di IPv4. La nuova versione del protocollo risulta sotto molti punti di vista superiore, anche se IPv4 è ancora in uso e non è ancora stato completamente sostituito e nel corso degli anni è stato ampiamente esteso e migliorato.
Altre motivazioni che hanno portato alla nascita di IPv6 sono:
Per riuscire a definire il protocollo IPv6 ha richiesto molto tempo e siamo attualmente in una fase di migrazione (richiedendo soluzioni temporanea applicate su IPv4).
Il protocollo IPv4 ha indirizzi di lunghezza 32 bit, con un totale di circa 4 miliardi di indirizzi. Nonostante ciò,, solo parte di questi indirizzi possono essere utilizzati a causa dell’utilizzo di classi, multicast, ecc. Inoltre, molti di questi sono utilizzati in modo gerarchico: il prefisso usato in una rete fisica non può essere usato in una differente. Infine, molti di questi indirizzi IP risultano non utilizzati, causando un grande spreco.
Alcune delle soluzioni utilizzate per risolvere questi problemi sono:
Gli indirizzi IP vengono assegnati da parte dell’organizzazione IANA,
che assegna a ciascun Regional Internet Registry (RIR) un blocco di
/8 indirizzi ip:
Successivamente, le RIR dividono i blocchi in blocchetti di dimensione minore da assegnare alle National Internet Registries (NIR) e alle Local Internet Registries (LIR).
Ogni singolo indirizzo IPv4 può essere in uno dei seguenti stati:
Ciò comporta dei problemi anche in termini di scalabilità, dovuti:
Sono state tentate alcune soluzioni, come:
/8)Ma nonostante ciò il problema persiste, in particolare la scalabilità dei protocolli di routing risulta attualmente non risolvibile.
E’ stato scelto, attraverso un approccio di tipo scientifico e con un focus sull’efficienza, l’utilizzo di indirizzi di lunghezza pari a 128 bit, con un totale di 2128 indirizzi.
La notazione non è più puntata, ma bensì si è deciso di dividere in
gruppi di 2 byte (4 cifre esadecimali) separati dal
carattere :. E’ possibile utilizzare due regole per rendere
più compatto l’indirizzo:
0. Esempio: da
1080:0000:0000:0000:0007:200:A00C:3423:A089 a
1080:0:0:0:7:200:A00C:3423:A089.1080::7:200:A00C:3423:A089, ma è lectio solo una
volta. Questo perché non saprei quanti zeri inserire ciascuna
volta.Il routing IPv6 è stato pensato in modo da non modificare la struttura adoperata in IPv4, a eccezione della lunghezza degli indirizzi.
Per dividere la parte del prefisso di rete e la parte
dell’interfaccia si è deciso, per il momento, di applicare una
separazione a metà con un prefisso di rete pari ad n=64, ma
prevedendo che in futuro potremmo aver bisogno di un prefisso di rete
più lungo.
Il concetto di aggregazione rimane il medesimo, è infatti possibile
utilizzare il prefix length come già visto, ad esempio:
FEDC:0123:8700::100/40. Non è necessario l’utilizzo di
classi.
Nota: non sarà, per quanto detto precedentemente, superiore a 64.
I principi di assegnamento sono i medesimi dell’ IPv4, con alcune differenze in termini di terminologia:
Dividiamo le comunicazioni in:
A loro volta è possibile ulteriormente suddividere gli indirizzi di rete:
L’equivalente dell’indirizzo multicast IPv4 `224.0.0.0/4
è FF00::/8, che si suddivide in questo caso in:
FF00::/12,
comunicazioni di servizio assegnati a gruppi di dispositivi e sono
riservati. Un esempio è l’indirizzo di google.FF10::/12, indirizzi
transitori, assegnati dinamicamente da applicativi multicast
(corrispettivo della vecchia modalità multicast in IPv4).FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104, simile a un indirizzo IP
broadcast in ARP.Una caratteristica importante è notare come in IPv6 scompaia l’utilizzo del broadcast, che in seguito alle evoluzioni ha dimostrato essere un rischio per la sicurezza.
L’indirizzo si scompone in:
In IPv6 continuano a essere disponibili gli indirizzi unicast, con i seguenti indirizzi:
2000::/3 Global UnicastFE80::/10, Link-Local::1/128, Loopback (in IPv4 era
0.0.0.0)::/128, UnspecifiedFC00::/7, Unique Local::80, Embedded IPv4Sono indirizzi di tipo aggregato, che andiamo a utilizzare in modo
equivalente agli indirizzi pubblico IPv4. E’ globalmente raggiungibile e
indirizzabile ed ha la caratteristica di essere plug and play.
Attualmente sono disponibili in un range definito tra
3FFF:: e 2000::. Questi indirizzi hanno i
primi 3 bit posti a 001.
I prefissi per il Global Routing sono formalmente assegnati da multi-level authorities:
001).i link local/site local sono un gruppo di indirizzi che iniziano con
FEBF, sono assegnati in automatico ai link quando viene
acceso un router.
Gli indirizzi Link local vengono assegnati quando più router devono parlare tra di loro oppure devono annunciarsi a un router vicino.
Gli indirizzi site local sono nella rete FEC0::/10, sono
ormai ritenuti deprecati perché pensati come vecchi indirizzi privati
riconfigurabili, possono avere assegnati i router nelle comunicazioni
(tipo stella e mesh ecc..). Utilizzano comunicazioni dirette e possono
essere assegnati sono a indirizzi di rete.
Gli Unique Local Addresses possono essere utilizzati in modo simile
agli indirizzi globali unicast, ma sono per un utilizzo privato e non
per l’indirizzamento sull’internet. Sono identificati da
FFC00::/7, e vengono utilizzati dai dispositivi che non
hanno mai necessità di connettersi all’internet e non hanno bisogno di
essere raggiungibili dall’esterno. Sono indirizzi privati che possono
comunicare su internet grazie ad operazioni di tunneling.
L’ottavo bit è il Local (L) Flag, che divide in:
FC00::/8, se L flag è 0, verrà assegnato
in futuroFD00::/8, se L flag è 1, l’indirizzo è
assegnato localmenteAttualmente gli indirizzi FD00::/8 sono gli unici
indirizzi validi. Sono dunque privati e non utilizzati da altri
dispositivi.
Dopo i primi 8 bit, sono presenti 40 bit generati casualmente in modo da non avere collisioni con altri indirizzi.
Gli IPv4 embedded addresses sono utilizzati per rappresentare
indirizzi IPv4 all’interno di un indirizzo IPv6. Vengono utilizzati per
facilitare la transizione tra i due protocolli. L’indirizzo IPv4 è
inserito negli ultimi 32 bit (low order) mentre i primi 80 devono
necessariamente essere pari a 0, a cui seguono 16 bit dal
valore di FFFF (16 1).
Gli indirizzi anycast possono essere assegnati a più di una interfaccia (tipicamente su dispositivi differenti), dando dunque la possibilità di avere su dispositivi differenti lo stesso indirizzo anycast. Un pacchetto che viene inviato a un indirizzo anycast viene reindirizzato all’interfaccia più vicina avente quel indirizzo. Questo permette di avere un indirizzo unico per un servizio, ma che può essere raggiunto da più dispositivi. Inizialmente venne realizzato per il DNS, ma è ancora in uno stato sperimentale.
Nota: molto utile, ma non è ancora utilizzato.
L’architettura del protocollo IPv6 è molto simile a quella di IPv4, ma presenta alcune differenze:
Attenzione: non è più possibile utilizzare ARP E IGMP per risolvere gli indirizzi IPv6.
Sono invece stati aggiornati senza modifiche essenziali:
L’header è stato modificato in modo sostanziale in seguito all’introduzione del IPv6. Ciò è stato fatto al fine di avere un header il più snello possibile, ottenendo una lunghezza di 40 byte.
L’header utilizzato in IPv6 è invece il seguente:
Osservando le immagini si può notare come alcune informazioni siano stati rimossi:
Nota: Il checksum su UDP diventa opzionale in IPv6.
L’header può essere ulteriormente esteso attraverso il campo next header, che consente di puntare a un altro header contenente ulteriori informazioni creando una catena di header. Funzionano in modo simile al campo “protocol” di IPv4.
Inoltre, sono presenti:
Nota: Header length non serve più! Viene eseguita la frammentazione attraverso il next header.
Il formato del campo next header è il seguente:
E’ utilizzato per andare a inserire dei campi/vincoli che servono all’hop per capire se il pacchetto deve essere scartato o meno (strumento di analisi). Se è presente, è indicato immediatamente dopo l’header IPv6. Questo header viene utilizzato per inserire dei campi opzionali. Ogni opzione ha un set di:
Si ottiene una tripletta TLV (type-length-value).
IL routing extension header permette alla sorgente di un pacchetto di specificare il percorso di destinazione, indicando uno o più router intermedi. Viene utilizzato per il supporto alla mobilità in IPv6.
Sono possibili altri due tipi di estensioni a seconda delle necessità.
Viene utilizzato per la frammentazione dei pacchetti ognuno dei quali ha un proprio header IPv6 e un frammento di extension header. Il ricevente del pacchetto deve riunire i frammenti in un unico pacchetto. A differenza di IPv4, il protocollo IPv6 non frammenta un pacchetto almeno che non sia la sorgente del pacchetto.
Viene utilizzato per la sicurezza, adoperato da IPsec e fornisce una suite di protocolli per l’invio in sicurezza dei pacchetti in una rete IP. Il Authentication Header (AH) è utilizzato per l’autenticità e la integrità dei pacchetti. Il Encapsulating Security Payload (ESP) è utilizzato per la cifratura, autenticazione e integrità dei pacchetti.
La prima cosa che risulta evidente appena vi si approccia è che lo stack iso/osi prevede un campo in cui viene specificato il contenuto del livello superiore. Questo approccio è detto dual stack: creando uno nuovo stack è possibile far funzionare sia i dispositivi in IPv4 chee in IPv6 (lo trattiamo come un nuovo protocollo), senza alterare il funzionamento in IPv4.
I pacchetti IPv6 sono incapsulati nel frame di livello 2, ad esempio
per ethernet il tipo è 86DD.
Un indirizzo di un pacchetto IPv6 viene associato a un MAC di destinazione attraverso:
La trasmissione Multicast si basa sul ethernet multicast, ma a differenza del ethernet broadcast, un ethernet multicast può essere filtrato dalla scheda di rete (NIC).
Gli indirizzi multicast IPv6 vengono mappati su indirizzi MAC, in
particolare è riservato l’indirizzo MAC Ethernet
33-33-xx-xx-xx-xx per il trasporto di pacchetti multicast
IPv6.
Un esempio può essere il seguente: quando viene inviato un pacchetto
all’indirizzo IP multicat FFOC::89:AABB:CCDD, questo viene
incapsulato in un MAC frame con indirizzo
33:33:AA:BB:CC:DD.
Nota: abbiamo FF all’inizio
dell’indirizzo proprio perchè è multicast.
ICMPv6 adesso sostituisce completamente il protocollo ARP. E’ basato su multicast e sfrutta il Solicicited-NOde MUlticast Address. A causa di come il multicast solicited address è realizzato, per lo più solo un nodo viene coinvolto.
Gli indirizzi vengono automaticamente creati per ogni indirizzo
unicast dell’interfaccia. Tutti gli host si iscrivono e vengono mappati
nel seguente modo:
FF:02::1:FF/104 | 24 ip meno significativi (per lo più un
host per gruppo).
La risoluzione di un indirizzo avviene attraverso ICMP Neighbor Solicitation: Il richiedente invia un frame al Solicited Node Multicast Address dell’indirizzo target IPv6.
:::tip Come ricordarlo: Il funzionamento è analogo al seguente: non lo chiedo a tutti, ma soltanto a chi mi potrebbe rispondere. :::
Avviene in seguito la risposta ICMP Neighbor Advertisement, attraverso la quale viene inviata la risposta indietro all’indirizzo unicast del richiedente. La mappatura tra IPv6 e MAC address viene memorizzata nella cache dell’host (in modo equivalente alla cache ARP).
Di fatto il numero di MAC aumenta molto, a causa della mancanza degli indirizzi broadcast. Per questo motivo è necessario che il router sia in grado di rispondere alle richieste di risoluzione indirizzo.
La transizione da IPv4 a IPv6 sta venendo in modo incrementale, non è stato stabilito un limite entro cui eseguire il passaggio ma bensì sarà stabilito automaticamente quando sarà, nel pratico, il più utilizzato. Questo approccio trasparente e graduale ha consentito che prima di far prendere piede IPv6 nel corso di molto tempo ma in modo seamless (ovvero senza cambiamenti). Inoltre, come già accennato, è possibile generare e ricevere pacchetti per entrambi i protocolli senza problemi grazie all’approccio dual stack.
Questo risultato viene ottenuto attraverso tre meccanismi:
Quando è nato IPv6 erano presenti poche reti dual stack, quindi era presente una parte di backbone su ipv4.
Nel corso del tempo le infrastrutture si sono adeguate al passaggio, aumentando il numero di host con comunicazioni onlink.
L’obbiettivo è quello di riuscire a creare una rete maggioritaria su IPv4 con solo poche connessioni IPv4. In realtà abbiamo già le infrastrutture per eseguire il passaggio completo.
ICMPv6 permette di eseguire operazioni di:
Inoltre, include alcune funzioni che in IPv4 erano delegate ad ARP (Address Resolution Protocol) e IGMP (Internet Group Membership Protocol).
Il messaggio è incapsulato nei pacchetti IPv6 con
next header = 58, che mi permette di identificare il nuovo
header di tipo ICPMv6, che avrà al più 576
byte.
| Code | Spiegazione | tipo |
|---|---|---|
| 1 | Destination Unreachable | Errore |
| 2 | Packet too big | Errore |
| 3 | Time exceeded | Errore |
| 4 | Parameter Problem | Errore |
| 128 | Echo Request | Informativo |
| 129 | Echo Reply | Informativo |
| 130 | Multicast Listener Query | Informativo |
| 131 | Multicast Listener Report | Informativo |
| 132 | Multicast Listener Done | Informativo |
| 133 | Router Solicitation | Informativo |
| 134 | Router Advertisement | Informativo |
| 135 | Neighbor Solicitation | Informativo |
| 136 | Neighbor Advertisement | Informativo |
| 137 | Redirect | Informativo |
Sono presenti dei flag aggiuntivi:
R router flag, se true
arriva da un router.S solicited flag, se arriva da un nodo
che ha fatto una richiesta di risoluzione.O override flag, se la host cache deve
essere aggiornata o meno.Nota: non è presente un campo MAC, in quanto può essere si da per scontato sia presente nelle opzioni. Viene invece specificato l’ip, anche se ridondante, in quanto potrebbe essere sia un nodo che un router.
La Multicast Listener Query è una domanda che il router manda ai suoi host per capire se sono interessati a far parte di un gruppo multicast, ponendosi in attesa di una risposta. La risposta con la quale un host comunica al router che è interessato a ricevere i pacchetti multicast è detto Multicast Listener Report.
type=130):
il router manda una query per capire se un host è interessato a ricevere
i pacchetti multicast.type=131):
il host risponde al router dicendo che è interessato a ricevere i
pacchetti multicast.type=132): il
router manda un messaggio di fine per dire che non è più interessato a
ricevere i pacchetti multicast.La done è importante, perchè se un host esce da un gruppo, il router deve essere informato. Potrebbe succedere che il messaggio non venga inviato. In questo caso il router prevede dei timer, se dopo un intervallo di tempo (maximum response delay) l’host non manda un messaggio di interesse verso un gruppo, allora il router non inoltrerà più i pacchetti multicast.
Adesso la gestione del multicast è viene rappresentato solo a livello 3 (quindi compito del router e non più anche dello switch).
Le informazioni necessarie per la configurazione di un dispositivo sono:
Molte di queste informazioni vengono recuperate automaticamente tramite in quanto lo scopo del IPv6 e di rendere gli host plug and play.
Le configurazioni possono essere:
L’identificatore dell’interfaccia (64 bit bassi) può essere ottenuto in più modi:
Ci sarà un ulteriore meccanismo che si assicura che l’indirizzo utilizzato sia unico all’interno della rete.
EUI-48 a EIU-64 (Extended Unique Identifier) estende l’indirizzo MAC
da 48 bit a 64 bit, aggiungendo i bit 11111110 (8 bit) e
10 (2 bit) in posizione 1 e 2.
Per convenzione, il settimo bit deve essere post a uno nel caso in
cui l’indirizzo mac sia stato manualmente configurato si dovrebbe
mettere il bit a 1.
Dal punto di vista della tracciabilità, i 64 bit meno significativi di un indirizzo IPv6 di un’interfaccia non cambiano mai quando viene utilizzato un MAC address.
Non viene più utilizzato MD5. Questo algoritmo garantisce la privacy al livello 3, non è possibile da questi 64 bit ricavare un indirizzo.
Un host pu avere più di un indirizzo IPv6, che possono essere default o privacy aware. Questi possono essere utilizzati per accettare o iniziare connessioni. Solo una un numero selezionato di indirizzi potrebbe essere disponibile per un user o una applicazione.
Il prefisso di un indirizzo può essere configurato manualmente, ottenuto tramite DHCPv6, generato automaticamente (link local) oppure ottenuto dal router.
Come faccio a capire quali sono i 64 bit alti che ha comprato il mio amministratore di rete? dal router. In particolare sono di nostro interesse il router prefix discovery, router solicitation e il router advertisement.
Attraverso la Router/Prefix Discovery è presente una sincronia: se l’host non ha chiesto un messsaggio potrebbe essere direttamente il router a mandare l’informazione tempestiva senza che venga richiesta solecitation.
La solicitation viene viene mandata a solamente i router, dunque non
all node ma bensì all routers.
Nel messaggio di advertisement ci sono dei parametri interessanti:
M flag (Managed addres Configuration): se è
settato a 1 significa che l’indirizzo è stato configurato
tramite DHCPv6O flag (other configuration): se è settato a
1 sono presenti altre configurazioni, ad esempio dns
server.reachable time: tempo in millisecondi che il router
impiega per raggiungere un host.retrans timer: ogni quanto ritenere valido questo
indirizzo in un intervallo di tempo.tra le opzion c’è il prefix information option che ha sempre
lifetime: tempo di vita dell’indirizzopreferred lifetime: periodo in cui non dovrei più
utilizzarloL, se lo utilizzo all’interno di un on-linkA, il prefisso può essere utilizzato per una
configurazione automaticaprefix: il prefissoUn’altre opzione è l’mtu.
Link layer address option: indirizzo MAC del mio default gateway. Se il default gateway invia il messaggio perché lo inserisco? per comodità dello stack iso/osi.
Il concetto di redirect viene utilizzato per informare, all’interno di una stessa sottorete, un host che, per raggiungere un determinato host, è più conveniente utilizzare un altro router. Se la comunicazione è a livello globale questo solitamente non avviene.
Il DAD è un meccanismo che permette di verificare che un indirizzo
sia unico all’interno della rete. Il meccanismo è molto semplice: l’host
manda un messaggio ICMPv6 a tutti gli host con destinazione
all nodes e con il payload che contiene l’indirizzo che si
vuole utilizzare. Se l’indirizzo è unico, nessuno lo conosce e quindi
non risponde (timeout, ad esempio un minuto). Se l’indirizzo è già
utilizzato, un host risponde con un messaggio ICMPv6 di tipo
DAD con il payload che contiene l’indirizzo che si vuole
utilizzare.
Una volta scoperta la parte alta:
Un altro vantaggio è quello del renumbering, che consente un funzionamento plug and play. Tramite l’advertisement vengono riconfigurati tutti i dispositivi in modo automatico. Rimangono in ascolto per il Router Advertisement e quando arriva un messaggio con un nuovo prefisso, cambiano indirizzo. Gli host possono essere riconfiugurati in qualsiasi momento. Si identificano così indirizzi “preferred” e “deprecated”. E’ possibile dunque cambiare ISP senza dover cambiare tutti gli indirizzi.
Un dispositivo può avere più interfaccie con il medesimo indirizzo,
per cui essendo generato a partire dal mac potrebbero avere lo stesso
indirizzo per cui un determinato pacchetto viene mandato su un
interfaccia piuttosto che un’altra in base allo scopo e al programma che
lo ha generato(concetto di scopo). UN indirizzo scoped è composto da un
indirizzo IPv6 seguito da % e un numero che identifica
l’interfaccia.
Ad esempio: FE80::0237:00FF:FE02:a7FD%19
Attenzione: il valore dello scopo è specifico per ogni implementazione.
Questo byte di scope non viene poi considerato perchè è interesse solo per il sistema operativo.
Per prima cosa distinguiamo il routing in due tipologie:
La creazione di tali tabelle possono essere di tipo manuale, dunque static routing, oppure mediante la distribuire delle informazioni all’interno della rete adoperando protocolli di routing.
Le routing table in IPv6 sono basate sul più lungo prefisso che fa match (come in IPv4). Nonostante alcune peculiarità, IPv4 e IPv6 si comportano come due protocolli indipendenti (con routing table separate).
I protocolli di routing possono essere:
Esempi di routing protocol:
La transizione tra IPv4 e IPv6, come già detto, è tutt’ora in corso e molto lenta. In prima battuta, quando la maggior parte delle connessioni erano su IPv4 si andava a utilizzare il tunneling di IPv6, il cui nome deriva dal fatto che IPv6 veniva inserito in un header IPv4 per compatibilità.
Alcuni protocolli che lo implementano:
Una soluzione potrebbe essere di realizzare un dual stack host, ovvero un host che supporta sia IPv4 che IPv6. In questo modo, il tunneling non è più necessario.
Per fare ciò, degli indirizzi IPv6 devono essere riservati per la
compatibilità con IPv4, in particolare quelli con il prefisso
::96, in modo da ignorare i bit più significativi e
renderlo retrocompatibile.
Le applicazioni mandano pacchetti IPv6 attraverso un indirizzo IPv6,
ad esempio 2.2.2.2 e vengono reindirizzati a
::96 attraverso una pseudo-interfaccia (che fa tunneling
automaticamente). La pseudo interfaccia dunque incapsula i pacchetti
ipv6 in pacchetti ipv4 e li invia.
Invece di usare il multicast, usiamo una soluzione che utilizzi un
prefisso di rete 0000:5EFE. - IPv4 network as Non-Broadcast
Multiple Access (NBMA) data link - No IP multicast support needed -
Interface ID derived from IPv4 address - Prefixed by 0000:5efe - E.g.,
fe80::5efe:0101:0101 for 1.1.1.1
Mi baso sul protocollo DNS, ma ha come limite che ogni indirizzo deve avere associato un hostname. Quindi la richiesta non parte dall’indirizzo di IPv6, ma dal hostname (potrebbe essere in alcuni casi un problema).
E’ diventato lo standard nel tempo.
Configuro intere reti IPv6 all’interno di una struttura ancora IPv4, rinunciando però in parte in quanto non è possibile utilizzare tutte le funzionalità di IPv6 e anche il range di indirizzi continua a essere ridotto.
Gli indirizzi dei relay sono embedded in un prefisso IPv6. Iniziano
con 2002, sono indirizzi pubblici (inizia con
2).
Not meant for IPv4 host to IPv6 host communication
6to4 Relay must be default gateway of 6to4 routers
Communication with a tunnel broker server ◼ Identifies tunnel server and mediates tunnel setup ◼ IPv6 in IPv4 (a.k.a. proto-41) tunnels ◼ Tunnel Setup Protocol (TSP) or Tunnel Information Control (TIC) protocol used to setup tunnels
soluzione centralizzata.
Soluzioni per grandi provider. Purtroppo ancora è necessario supporto, in quanto i server ipv4 devono poter comunicare con host ipv6 e host ipv4. Le soluzioni più utilizzate sono:
Tutte queste soluzioni si basano sul concetto di mapping di indirizzo IP, che è un concetto del NAT. Questo fa un mapping tra ipv4 e ipv4 e non è perciò un concetto nuovo. Quello che viene fatto è associare una porta a un indirizzo privato.
E’ possibile avere più livelli di NAT.
Avere più nat in cascata è abbastanza in comune.
Non dobbiamo dimenticare che nelle nostre soluzioni, anche se utilizziamo il nat, prevede comunque l’utilizzo di tunnel.
Abilita host ipv4 di comunicare con altri IPv4 attraverso una rete IPv6. Permette di connettere strutture ipv6 con una struttura nel mezzo ipv4. Ha due tipi di funzionalità:
La soluzione dual stack lite abbiamo gli internet service provider usano come parte di backbone (infrastruttura di rete) di tipo IPv6. Possiamo avere così solo parti ipv4 che ipv6 con le altri sottoreti o ipv4 o ipv6. Questa soluzione, rispetto a quelle già viste, sono molto articolate e consentono di coprire tutte le casistiche.
i problemi sono:
Il NAT è sotto il controllo dei customer. Il range di TCP/UDP è assegnato a ciascun customer (solo le porte sono utilizzate dal nat in uscita)
Concetto di spostare la complessità sulle foglie.
Approccio di tipo stateless; cerchiamo di sfruttare i vantaggi del dhcp e del dns anche all’interno del sistema. In particolare non vado ad associare dei range di porte ma bensì dei set: un set si differenzia dal fatto che ci sono più porte che non sono necessariamente contigue. Inoltre, il CPE utilizza la stessa rete pubblica IPv4, così non siamo limitati.
sostituisco header ipv6 con un header ipv4, bisogna fare attenzione a non perdere informazioni.
a ogni CPE viene assegnato un unico PSID (Port set Identifier) e un public ipv4 address; Il PSID è un numero che identifica un set di porte.
attenzione: non porre i primi a bit a zero perchè sennò diventa una well known port.
il CPE è associato a un unico valore del PSID. Queste informazioni viene messa nel Embedded address (EA).
Moreover, a PSID offset (value of a) is set for the whole MAP domain.
BR address must be known to CPEs ◼ Multiple BRs might have same address ◼ Anycasting ◼ MAP-E: BR address terminates tunnel ◼ MAP-T: prefix associated to BR used for translation of outside IPv4 addreses ◼ BR prefix is advertised on the backbone ◼ Might be advertised by multiple BRs